DE2451362A1 - AUTOMATIC RESET SHIFT - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
DIPL.-ING. ERNST RATHMANNDIPL.-ING. ERNST RATHMANN
Mönch« 7i, 28. Oktober 1974-Mönch «7i, October 28, 1974-
Un..rZiehen: M0176P-1239Un..rDraw: M0176P-1239
Motorola, Inc. 5725 East River Road Chicago, Illinois 60631 V.St.A.Motorola, Inc. 5725 East River Road Chicago , Illinois 60631 V.St.A.
Automatische RückstellschaltungAutomatic reset circuit
Die Erfindung betrifft eine automatische Rückstellschaltung welche zwischen zwei Spannungsniveaus geschaltet ist.The invention relates to an automatic reset circuit which is switched between two voltage levels.
Die grundsätzliche Aufgabe einer Rückstellschaltung, die in Verbindung mit der Einschaltung der Leistung wirksam ist, besteht darin, ein Signal zu liefern, dass durch das Anschliessen der Betriebsspannung ausgelöst ist und an den verschiedenen Knotenpunkten der Schaltung durch Aufladen oder Entladen vorher festgelegte Niveaus einstellen soll, damit die Schaltung ihre Betriebsfunktion ausführen kann. Derartige Rückstellschaltungen werden in integrierten Schaltkreisen häufig benötigt, wenn logische Elemente und Flip-Flops auf einen bestimmten anfänglichen logischen Zustand eingestellt werden sollen bzw. wenn Kondensatoren innerhalb der Schaltung für die Betriebsfunktion von einer bestimmten Anfangsfunktion ausgehen müssen. Es sind Rückstellschaltungen bekannt, die inThe basic task of a reset circuit, which is effective in connection with the switching on of the power, consists in delivering a signal that is triggered by connecting the operating voltage and to the various Set nodes of the circuit by charging or discharging predetermined levels so that the circuit can perform its operational function. Such reset circuits are in integrated circuits often needed when logic elements and flip-flops are on a certain initial logic state should be set or if capacitors are within the circuit for the operational function must assume a certain initial function. There are reset circuits known in
Fs/wi · integrierten Fs / wi integrated
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integrierten MOS-Halbleiterschaltungen vorgesehen werden und für ihre Funktion externe Komponenten benötigen. Diese Komponenten können z.B. aus Widerständen mit verhältnismässig grossen Widerstandswerten und grossen Kapazitäten bestehen» Diese hohen Widerstands- bzw. Kapazitätswerte und die damit verbundenen langen Zeitkonstanten bringen es mit sich, dass die Rüekstellschaltungen nicht einfach aufgebaut und in die integrierte Schaltung mit eingebaut werden können. Ferner werden derartige verhältnismässig lange Zeitkonstanten.auch häufig deshalb benötigt, da das Einschaltverh<en für die Spannungsversorgung bei Systemen mit derartigen integrierten MOS-Halbleiterschaltungen sehr unterschiedlich ist, d.h. im einen Fall kann die angelegte Versorgungsspannung verhältnismässig langsam ihren Betriebs^iert annehmen, da verhältnismässig grosse Kondensatoren umzuladen sind, wogegen in einem anderen Fall die Betriebsspannung sehr schnell ihren Betriebswert einnimmt oder bei einem langsamen Ansteigen Hochfrequenzrauschsignale der Betriebsspannung überlagert sind,» Die RC-Zeitkonstante von Rüekstellschaltungen zu diesem Zweck muss ausreichend gross sein, um unterschiedlichen Einschaltbedingungen zu genügen. Rüekstellschaltungen dieser Art liessen sich bisher nicht in einfacher Weise in Halbleiterschaltungen integrieren, so dass es wünschenswert ist, eine automatische Rückstellschaltung zu schaffen, die alle die erwähnten Nachteile überwindet und beim Anlegen der Betriebsspannung an eine integrierte Schaltung alle Knotenpunkte auf die anfänglichen Spannungsniveaus bringt, die für eine einwandfreie Funktion der Schaltung erforderlich sind.integrated MOS semiconductor circuits are provided and require external components for their function. These components can, for example, consist of resistors with a relatively large resistance values and large capacities exist »These high resistance or capacitance values and the associated long time constants mean that the reset circuits are not simply constructed and included in the integrated circuit can be built in with. Furthermore, such relatively long time constants are also frequent therefore required because the switch-on behavior for the power supply in systems with such integrated MOS semiconductor circuits is very different, i.e. in one In this case, the applied supply voltage can be comparatively slow accept their company, as they are relatively large Capacitors are to be reloaded, whereas in another case the operating voltage very quickly assumes its operating value or high-frequency noise signals are superimposed on the operating voltage in the event of a slow increase, »The RC time constant of Reset circuits for this purpose must be sufficiently large to meet different switch-on conditions. Reset circuits of this type have not yet been possible in easily integrate into semiconductor circuits, so that it is desirable to have an automatic reset circuit create that overcomes all of the disadvantages mentioned and when applying the operating voltage to an integrated circuit Brings all nodes to the initial voltage levels required for the circuit to function properly are.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Rückstellschaltung eine Bezugsspannungsschaltung umfasst, die zwischen den beiden Spannungsniveaus einen Spannungsabfall bewirkt und am einen ausgangsseitigen Knotenpunkt eine Spannung zur Ansteuerung einer verstärkenden Umkehrstufe liefert, dass die verstärkende Umkehrstufe eine Schwellspannung zwischenThis object is achieved according to the invention in that the Reset circuit comprises a reference voltage circuit, the voltage drop between the two voltage levels causes and supplies a voltage to control an amplifying reversing stage at an output-side node, that the amplifying reverse stage has a threshold voltage between
- 2 - dem- 2 - the
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dem Knotenpunkt und dem oberen Spannungsniveau bewirkt, die amplitudenmässig kleiner ist als der Spannungsabfall an der Bezugsspannungsschaltung, und dass die verstärkende Umkehrstufe ausgangsseitig an den Ausgang der Rückstellschaltung über eine Zwischenschaltung gekoppelt ist.causes the node and the upper voltage level, which is smaller in amplitude than the voltage drop at the Reference voltage circuit, and that the amplifying reverse stage is coupled on the output side to the output of the reset circuit via an intermediate circuit.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus weiteren Ansprüchen.Further features and advantages of the invention emerge from further claims.
Durch die Erfindung lässt sich eine automatische Rückstellschaltung, die in Verbindung mit dem Anlegen der Betriebsschaltung wirksam ist, schaffen, welche insbesondere in integrierte MOS-Schaltkreise auf Halbleiterplättchen integrierbar ist. Diese Rückstellschaltung wirkt in, der Weise, dass beim Einschalten der Betriebsspannung der Umschaltpunkt der verstärkenden Umkehrstufe so länge verändert wird, bis deren Ausgang das richtige logische Spannungsniveau annimmt, wobei diese Annäherung an das richtige Spannungsniveau über weitere Umkehrstufen und ein signalformendes Netzwerk einer Ausgangsstufe zugeführt wird, die zuverlässig das gewünschte Rückstellsignal liefert.The invention allows an automatic reset circuit, which is effective in connection with the creation of the operating circuit, create which in particular in integrated MOS circuits can be integrated on semiconductor wafers is. This reset circuit acts in such a way that when the operating voltage is switched on, the switching point of the amplifying Inverse stage is changed in length until its output assumes the correct logic voltage level, whereby this approach to the correct voltage level via further inverting stages and a signal-shaping network of an output stage is supplied, which reliably delivers the desired reset signal.
Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:The advantages and features of the invention also emerge from the following description of an exemplary embodiment in FIG Connection with the claims and the drawing. Show it:
Fig. 1 eine automatische Rückstellschaltung;Fig. 1 shows an automatic reset circuit;
Fig. 2 eine ausgangsseitig an die Rückstellschaltung angeschlossene Start-Stop-Schaltung;2 shows an output side connected to the reset circuit Start-stop circuit;
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Rückstellschaltung gemäss Fig. 1.Fig. 3 is a diagram for explaining the operation of the Reset circuit according to FIG. 1.
- 3 - Die - 3 - The
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Die automatische Rückstellschaltung 10 gemäss Fig. 1 umfasst eine Beζugsspannungsschaltung 12 und eine verstärkende Umkehrstufe 14, die zusammen die gewünschte Funktion ausführen. Die automatische Rückstellschaltung 10 ist zwischen .die Versorgungsspannung Vjjjj an der Klemme 16 und Masse 18 geschaltet. Die Bezugsspannungsschaltung 12 umfasst eine PN-Diode 20, P-Kanal-MOSFETS 22, 24 sowie einen N-Kanal-MOSFET 26, die zwischen der Versorgungsspannung an der Klemme 16 und Masse liegen. Die Anode der Diode 20 ist an die Versorgungsspannung angeschlossen, wogegen die Kathode mit der Source des P-Kanal-MOSFET 22 verbunden ist» Die Drain dieses MOSFET ist mit der Source des P-Kanal-MOSFET 24 verbunden, der mit seiner Drain an der Drain des N-Kanal-MOSFET 26 liegt. Die Source dieses MOSFET liegt an Masse. Das Gate des MOSFET 22 ist an eine Klemme 54 angeschlossen, über welche die handbediente Rückstellung erfolgen kann. Das Gate und die Drain des MOSFET sind miteinander verbunden«, Der Ausgangsknotenpunkt der Bezugsspannungsschaltung 12 ist der Knotenpunkt 27, von welcher aus ein Kondensator 32 nach Masse geschaltet ist. Dieser Knotenpunkt 27 ist auch mit dem Eingang der verstärkenden Umkehrstufe 14 verbunden. Die verstärkende Umkehrstufe 14 umfasst einen P-KaAaI-MOSFET 28 und einen N-Kanal-MOSFET 30, die in Serie zwischen die Betriebsspannung an der Klemme 16 und Masse geschaltet, sind«, Die Gates der MOSFETS 28 und 30 sind miteinander verbunden und stellen den Eingang der Umkehrstufe dar, der an den Knotenpunkt 27 angeschlossen ist.The automatic reset circuit 10 according to FIG. 1 comprises a bending voltage circuit 12 and a boosting inverter 14, which together perform the desired function. The automatic reset circuit 10 is between .the supply voltage Vjjjj connected to terminal 16 and earth 18. The reference voltage circuit 12 comprises a PN diode 20, P-channel MOSFETS 22, 24 and an N-channel MOSFET 26, the between the supply voltage at terminal 16 and ground lie. The anode of the diode 20 is connected to the supply voltage, while the cathode is connected to the source of the P-channel MOSFET 22 is connected »The drain of this MOSFET is connected to the source of the P-channel MOSFET 24, which is connected to its drain is at the drain of the N-channel MOSFET 26. The source of this MOSFET is connected to ground. The gate of the MOSFET 22 is connected to a terminal 54, via which the manual reset can be done. The gate and drain of the MOSFET are connected together «, the output node of the The reference voltage circuit 12 is the node 27, from which a capacitor 32 is connected to ground. This junction 27 is also connected to the input of the boosting inverter 14. The reinforcing inversion stage 14 comprises a P-KaAaI MOSFET 28 and an N-channel MOSFET 30 shown in FIG The gates of the MOSFETS 28 and 30 are connected in series between the operating voltage at terminal 16 and ground connected to each other and represent the input of the inverter, which is connected to the node 27.
Die Umkehrstufe 14 ist ausgangsseitig über einen Leiter 31 an einen weiteren Schaltkreis angeschlossen, der die MOSFETS 34, 36, 40, 42, 44, 46, 48 und 50 umfasst. Diese Schaltung dient dem Zweck, das über den Leiter 31 empfangene Signal zu formen und ausgangsseitig das gewünschte Rückstellsignal VR an der Klemme 52 zur Verfügung zu stellen. Der Leiter 31 ist mit dem Gate des P-Kanal-MOSFET 34 und des N-Kanal-MOSFET verbunden, welche in Serie zwischen der Betriebsspannung undThe output of the inverter 14 is connected via a conductor 31 to a further circuit which comprises the MOSFETS 34, 36, 40, 42, 44, 46, 48 and 50. The purpose of this circuit is to shape the signal received via conductor 31 and to make the desired reset signal V R available at terminal 52 on the output side. The conductor 31 is connected to the gate of the P-channel MOSFET 34 and the N-channel MOSFET, which are connected in series between the operating voltage and
- 4 - Masse - 4 - mass
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Masse liegen. Ein Kondensator 38 ist zwischen· den Leiter· 31, d.h. zwischen das Gate der MOSFETS 34 und 36 und die Betriebsspannung geschaltet. Die zusa'mmengeschalteten Drains der als Umkehrstufe wirkenden MOSFETS 34- und 36 sind an die zusammengeschalteten Gates der weiteren als Umkehrstufe wirksamen MOS-FETS 4-0 und 4-2 angeschlossen, die ebenfalss in Serie zwischen der Betriebsspannung und Masse li'egen. Der MOSFET 40 hat eine P-leitende Kanalstrecke und der MOSFET 4-2 eine N-leitende Kanalstrecke. Die Drains der MOSFETS 40 und 42 sind wiederum zusammengeschaltet und liegen an den ebenfalls zusammengeschalteten Gates der MOSFETS 44, 46, 48 und 50 in der Ausgangsstufe der automatischen Rückstellschaltung. Dabei haben die MOSFETS 44 und 46 eine P-leitende Kanalstrecke und die MOSFETS 48 und 50 eine N-leitende Kanalstrecke.. Die Source des MOSFET 44 ist mit der Betriebsspannung verbunden, wogegen dessen Drain an der Source des MOSFET 46 liegt. Die Drain des MOSFET 46 ist mit der Drain der MOSFETS 48 und 50 zusammengeschaltet und liegt ferner an der Ausgangsklemme 52. Die Source der MOS-FETS 48 und 50 liegt an Masse. Die Gates der MOSFETS 44 und 48 sind ebenfalls zusammengeschaltet und liegen am Ausgang der als Umkehrstufe wirkenden MOSFETS 40 und 42. Die Gates der MOSFETS 46 und 50 sind mit der Klemme 54 für die Handrückstellung verbunden. Die Abschaltung der Rückstellschaltung erfolgt über P-Kanal-MOSFETS 56 und 60 sowie einen N-Kanal-MOSFET 58. Die beiden MOSFETS 58 und 60 sind in Serie zwischen die Betriebsspannung und Masse geschaltet und liegen mit ihren Gates an der Abschaltklemme 62. Die Drains der MOSFETS 58 und 60 sind mit den Gates der MOSFETS 56 und 26 verbunden. Die Source des MOSFET 56 liegt an der Betriebsspannung, wogegen . dessen Drain an den Knotenpunkt 27 angeschlossen ist. Die typischen Werte bezüglich der Kanalbreite und Kanallänge der einzelnen verwendeten MOSFETS gehen· aus. der nachfolgenden Tabelle hervor. Der Kondensator C, (32) kann in der Grossen- ' Ordnung von etwa 75% oder darüber der Knotenkapazität liegen. Mass lying. A capacitor 38 is connected between the conductor 31, ie between the gate of the MOSFETS 34 and 36 and the operating voltage. The interconnected drains of the MOSFETS 34- and 36 acting as an inverting stage are connected to the interconnected gates of the further MOS-FETs 4-0 and 4-2 acting as an inverting stage, which are also in series between the operating voltage and ground. The MOSFET 40 has a P-conductive channel path and the MOSFET 4-2 has an N-conductive channel path. The drains of the MOSFETS 40 and 42 are in turn connected together and are connected to the likewise connected gates of the MOSFETS 44, 46, 48 and 50 in the output stage of the automatic reset circuit. The MOSFETS 44 and 46 have a P-conductive channel path and the MOSFETS 48 and 50 an N-conductive channel path. The source of the MOSFET 44 is connected to the operating voltage, while its drain is connected to the source of the MOSFET 46. The drain of the MOSFET 46 is connected to the drain of the MOSFETS 48 and 50 and is also connected to the output terminal 52. The source of the MOSFETS 48 and 50 is connected to ground. The gates of the MOSFETS 44 and 48 are also connected together and are at the output of the MOSFETS 40 and 42, which act as an inverter. The gates of the MOSFETS 46 and 50 are connected to the terminal 54 for manual reset. The reset circuit is switched off via P-channel MOSFETS 56 and 60 and an N-channel MOSFET 58. The two MOSFETs 58 and 60 are connected in series between the operating voltage and ground and their gates are connected to the cut-off terminal 62. The drains the MOSFETS 58 and 60 are connected to the gates of the MOSFETS 56 and 26. The source of the MOSFET 56 is connected to the operating voltage, whereas. the drain of which is connected to node 27. The typical values with regard to the channel width and channel length of the individual MOSFETS used are based. the table below. The capacitor C, (32) can be on the order of about 75% or more of the nodal capacitance.
- 5 - Tabelle - 5 - table
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MQSEE3?MQSEE3?
22 24 26 28 30 34 36 40 42 44 46 48 50 56 58 6022 24 26 28 30 34 36 40 42 44 46 48 50 56 58 60
Der Gleichstrombetrieb der Rückstellschaltung gemäss Pig. I kann beschrieben'werden, indem man davon ausgeht, dass V^ ursprünglich den Vert 0 hat und langsam im Wert ansteigt bis auf eine Spannung von möglicherweise 10 bis 15 V. Es ist auch vorteilhaft, anzunehmen, dass die Schwellspannungen der P-Kanal- und-N-Kanal-MOSFETS etwa bei 2 V liegen. Eine Erläuterung der Betriebsweise ergibt sich auch aus der grafischen Darstellung gemäss Pig. 3, in welcher die Spannung VR über der Betriebsspannung V-η-η dargestellt ist und die Gleichstromübergangsfunktion beschreibt.The DC operation of the reset circuit according to Pig. I can be described by assuming that V ^ originally has the vert 0 and slowly increases in value up to a voltage of possibly 10 to 15 V. It is also advantageous to assume that the threshold voltages of the P-channel and N-channel MOSFETS are around 2V . An explanation of the mode of operation can also be found in the graphic representation according to Pig. 3, in which the voltage V R is shown over the operating voltage V-η-η and describes the direct current transition function.
Der grundsätzliche Zweck der Schaltung besteht für eine langsam ansteigende Betriebsspannung Υγ,γ. darin, ein Rückstellsignal The basic purpose of the circuit is for a slowly increasing operating voltage Υγ, γ. therein, a reset signal
- 6 - VR zu- 6 - V R to
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V„ zu liefern, das im wesentlichen auf Masse für zumindest einen Teil der Zeit festgehalten wird, während welcher die Betriebsspannung einen bestimmten Wert erreicht. Beim Erreichen dieses Betriebsspannungswertes steigt das, Rückstellsignal VR längs dem Kurvenabschnitt C in Fig. 3 auf den Wert der Betriebsspannung V-η-η an und bleibt gleich dieser Betriebsspannung, die längs dem Kuryenabschnitt D weiter ansteigt. Die gestrichelten Kurvenabschnitte Ä und B stellen mögliche Varia tionen der Übergangsfunktion dar, welche von parasitären Leckströmen bei niedrigen Spannungen an verschiedenen Knoten punkten der Schaltung ausgelöst sein können.V "to be supplied, which is held essentially at ground for at least part of the time during which the operating voltage reaches a certain value. When this operating voltage value is reached, the reset signal V R rises along curve section C in FIG. 3 to the value of operating voltage V-η-η and remains the same as this operating voltage, which continues to rise along curve section D. The dashed curve sections A and B represent possible variations of the transition function, which can be triggered by parasitic leakage currents at low voltages at different nodes of the circuit.
Wenn man davon ausgeht, dass die Spannung an der Rückstellklemme 54 und der Abschaltklemme 62 den Potentialwert 0 hat,* befinden sich alle Knotenpunkte der Schaltung auf Massepotential. Wenn die Betriebsspannung V-^ ansteigt, wird die Diode 20 in Durchlassrichtung vorgespannt. Sobald die Betriebsspannung Vyj-j, die Summe aus der Schwell spannung des MOSI1ET 22 und dem Spannungsabfall V^ an der Diode 20 in Durchlassrichtung übersteigt, wird der MOSi1ET 22 leitend, so dass die Drain dieses MOSFET, welche mit der Source des MOSFET 24- verbunden ist, auf einen Spannungswert ansteigt, der V-p-η - V-^ ist. Der als Diode geschaltete MOSFET 24 wird ebenfalls eingeschaltet. Ein MOSFET wirkt als.Diode, wenn sein Gate mit seiner Source verbunden ist, wie aus dem Buch "The Theory and the Applications of Field Effect Transistors" von Cobbald hervorgeht, das 1970/ bei John Wiley & Sons, Inc. erschienen ist. Die Spannung im Knotenpunkt 27 folgt der Betriebsspannung V^ bei V-nT)-VT)~Vrjvpi wobei VTp die Schwellspannung des MOSFET 24- ist. Der Strom über die Strecke, welche die Diode 20 sowie die MOSFETS 22 und 24-umfasst, wird durch den Widerstand des MOSFET 26 bestimmt, dessen Gatespannung der Betriebsspannung V-^ folgt,·sobald diese die Spannung V^p übersteigt, da der MOSFET 60 im eingeschalteten Zustand ist. Aus der Tabelle geht hervor, dass der MOSFET 26 ein Element mit hohem Widerstand ist, d.h. eine grosse Kanallänge und eine kleine Kanalbreite hat. DieAssuming that the voltage at reset terminal 54 and shutdown terminal 62 has the potential value 0, * all nodes of the circuit are at ground potential. When the operating voltage V- ^ increases, the diode 20 is forward biased. As soon as the operating voltage Vyj-j, the sum of the threshold voltage of the MOSI 1 ET 22 and the voltage drop V ^ at the diode 20 in the forward direction exceeds, the MOSi 1 ET 22 is conductive, so that the drain of this MOSFET, which is connected to the source of the MOSFET 24- is connected, rises to a voltage value which is Vp-η - V- ^. The diode-connected MOSFET 24 is also switched on. A MOSFET acts as a diode when its gate is connected to its source, as is apparent from the book "The Theory and the Applications of Field Effect Transistors" by Cobbald, published in 1970 / by John Wiley & Sons, Inc. The voltage in node 27 follows the operating voltage V ^ at V-nT) - V T) ~ Vrjvpi where V T p is the threshold voltage of the MOSFET 24-. The current over the path, which includes the diode 20 and the MOSFETS 22 and 24, is determined by the resistance of the MOSFET 26, the gate voltage of which follows the operating voltage V- ^ as soon as it exceeds the voltage V ^ p, as the MOSFET 60 is in the on state. It can be seen from the table that the MOSFET 26 is a high resistance element, that is, has a large channel length and a small channel width. the
- 7 - ": Verlustleistung 509827/0516 - 7 - ": Power loss 509827/0516
» M0176P-1239»M0176P-1239
Verlustleistung ist deshalb für die Bezugsspannungsschaltung 12 gering»Power loss is therefore low for the reference voltage circuit 12 »
An diesem Punkt ist die Spannung zwischen dem Gate und der Source des MOSFET 28 etwa Vmp + Vy., was bedeutet, dass der MOSFET 28 eingeschaltet ist und mit V^ V. übersteuert. Diese Spannung beträgt etwa 0,6 V, Die Übersteuerung des MOSFET 28 bleibt deshalb konstant mit dem Ansteigen der Betriebsspannung V-jypj, Damit liegt die Leitung 31 auf dem Wert der Betriebsspannung Vjj-po Venn der MOSFET 36 eingeschaltet ist, befindet sich der Ausgang der komplementären, als Umkehrstufen wirksamen MOSFETS 34 und 36 auf dem Wert 0o Damit wird der MOSFET 40 eingeschaltet, so dass das lusgangssignal an den als Umkehrstufen wirksamen komplementären'MOSFETS 4-0 und 4-2 den Wert der Betriebsspannung V^y. annimmt, womit der MOSFET 48 eingeschaltet wird und seinerseits das Rückstellsignal V_ auf 0 V festhält. Dieser Zustand entspricht dem Kurvenabschnitt E gemäss Fig« 3.At this point the voltage between the gate and source of MOSFET 28 is approximately Vmp + Vy. Which means that MOSFET 28 is on and overdriving by V ^ V. This voltage is about 0.6 V. The overdrive of the MOSFET 28 therefore remains constant with the increase in the operating voltage V-jypj, so that the line 31 is at the value of the operating voltage Vjj-po V. When the MOSFET 36 is switched on, the output is located of the complementary MOSFETS 34 and 36, which are effective as reversing stages, to the value 0 o This turns on the MOSFET 40, so that the output signal at the complementary MOSFETs 4-0 and 4-2, which are effective as reversing stages, has the value of the operating voltage V ^ y. assumes, with which the MOSFET 48 is switched on and in turn holds the reset signal V_ at 0V. This state corresponds to curve section E according to FIG. 3.
Wenn die Betriebsspannung V^ weiter ansteigt, bleibt die Übersteuerung des MOSFET 28 gleich dieser Spannung V^. Die Spannung am Knotenpunkt 27 steigt jedoch an und treibt den MOSFET 30 weiter in den leitenden Zustand, wobei zum gleichen Zeitpunkt, bedingt durch die Geometrie und den sich dadurch ergebenden Kanalwiderstand der MOSFETS 28 und 30 die Ausgangssignale der komplementären MOSFETS 28 und 30 vom Wert der Betriebsspannung Vjypj auf den Wert 0 sich ändern, wenn der MOS-FET 30 den MOSFET 28 leistungsmässig höher ansteuert. Dadurch wird eine entsprechende Umschaltung der als Umkehrstufe wirksamen MOSFETS 34- und 36 sowie 40 und 42 ausgelöst, wobei-das Ausgangssignal der letzteren MOSFETS vom Wert der Betriebsspannung V7J1J auf den Wert 0 abfällt und dabei den MOSFET 46 aus- und den MOSFET 44 einschaltet. Der MOSFET 46 befindet sich in dem Einschaltzustand, da davon ausgegangen wurde, dass die Anschlusslkemme 5^- auf Massepotential liegt.If the operating voltage V ^ rises further, the overdrive of the MOSFET 28 remains the same as this voltage V ^. However, the voltage at node 27 increases and drives the MOSFET 30 further into the conductive state, at the same time, due to the geometry and the resulting channel resistance of the MOSFETS 28 and 30, the output signals of the complementary MOSFETS 28 and 30 of the value of the Operating voltage Vjypj change to the value 0 when the MOSFET 30 controls the MOSFET 28 in terms of power. This triggers a corresponding switchover of the MOSFETS 34 and 36 as well as 40 and 42, which act as an inverting stage, the output signal of the latter MOSFETs falling from the value of the operating voltage V 7 J 1 J to the value 0 and the MOSFET 46 off and the MOSFET 44 turns on. The MOSFET 46 is in the switched-on state, since it was assumed that the connection terminal 5 ^ - is at ground potential.
■- 8 - Wenn ■ - 8 - if
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M0176P-1239M0176P-1239
Venn die Anschlussklemme 5^ für das Rückstellsignal mit einer Spannung V^ "beaufschlagt wird, wird der MOSFET 50 leitend und der MOSFET 46 nicht leitend» Dadurch wird das Rückstellsignal V„ auf Masse festgehalten unabhängig von den übrigen Bedingungen der Rückstellschaltung 10. Unter diesen Bedingungen wird auch der MOSi1ET 22 abgeschaltet, wom.it der Strom über diesen unterbrpchen wird und damit auch eine Verlustleistung auf der diesem MOSFET zugeordneten Strompfad eliminiert wird.When the connection terminal 5 ^ for the reset signal is applied with a voltage V ^ ", the MOSFET 50 becomes conductive and the MOSFET 46 non-conductive. As a result, the reset signal V" is held at ground regardless of the other conditions of the reset circuit 10. Under these conditions the MOSi 1 ET 22 is also switched off, which interrupts the current through it and thus also eliminates power loss on the current path assigned to this MOSFET.
Wenn die Spannung an der Abschaltklemme 62 auf V^-p V angehoben wird, wird der MOSFET 56 leitend und hält den Knotenpunkt 27 auf der Betriebsspannung V-^ fest. Der MOSFET 26 wird dabei nicht leitend gemacht und schaltet die Bezugsspannungsquelle 12 ab, womit an dieser keine Verlustleistung mehr entsteht. Diese Ab schalt funkt ion bewirkt da'-nit den Vorteil, dass die gesamte Schaltung abgeschaltet und eine Verlustleistung eliminiert werden kann. Die' Rückstellklemme 5^ kann dazu benutzt werden, um die Rückstellfunktion von aussen her einzuleiten, wobei dann die automatische Schaltfunktion der Schaltung nicht verwendet wird.When the voltage at the shutdown terminal 62 is raised to V ^ -p V. becomes, the MOSFET 56 becomes conductive and holds the node 27 on the operating voltage V- ^. The MOSFET 26 is thereby made non-conductive and switches off the reference voltage source 12, so that there is no more power loss at this. This switch-off function has the advantage that the The entire circuit can be switched off and power loss can be eliminated. The 'reset terminal 5' can be used for this to initiate the reset function from outside, in which case the automatic switching function of the circuit is not used.
Um die Zuverlässigkeit des Wechselstromverhaltens der Schaltung zu verbessern, kann es vorteilhaft sein, den Kondensator 32 gross genug auszulegen, damit, wenn ein Spannungsstoss an der Betriebsspannungsklemme 16 wirksam ist, die Spannung im Knotenpunkt 27 nur auf einen Wert ansteigt, der unterhalb des Umschaltpunktes bzw. des -Umschaltwertes für die als Umkehrstufen wirkenden MOSFETS 28 und 30 liegt.To the reliability of the alternating current behavior of the circuit To improve it, it can be advantageous to design the capacitor 32 large enough so that when a voltage surge occurs the operating voltage terminal 16 is effective, the voltage in node 27 only increases to a value below the Switchover point or switchover value for the reversing stages acting MOSFETS 28 and 30 is located.
Während der Einschaltbedingungen hebt der Kondensator 38 die Spannung auf der Leitung 31 in Richtung der Betriebsspannung VDD an und verbessert damit die Zuverlässigkeit, indem eine verhältnismässig hohe Anfangsspannung auf der Betriebsleitung 31 wirksam ist.During the switch-on conditions, the capacitor 38 raises the voltage on the line 31 in the direction of the operating voltage V DD and thus improves the reliability in that a relatively high initial voltage is effective on the operating line 31.
- 9 - Es- 9 - It
50982 7/051650982 7/0516
MO176P-1239MO176P-1239
Es sei bemerkt, dass die Diode 20 in der Form hergestellt wird, dass eine N+-Diffusion innerhalb einer P-artigen Wannendiffusion ausgeführt wird, welches ein herkömmliches Verfahren für die Herstellung von komplementären MOS ist. Die Wanne' braucht nur auf +V^ Y vorgespannt zu werden, um zu vermeiden, dass ein parasitärer vertikal verlaufender NPN-Transistor eingeschaltet wird, was sich einstellen kann zwischen der N-leitenden Diffusion, dem P-leitenden Wannenbereich, der als Basis wirksam ist, und dem N-leitenden Substrat, Aus diesem Grund kann es wichtig, sein, die Diode so anzuordnen, dass sie mit der Klemme 16 für die Betriebsspannung Vy,^ und nicht von einem anderen Punkt der Schaltung aus mit dem MOSFETS 22 und 24 verbunden ist.It should be noted that diode 20 is fabricated such that N + diffusion is performed within P-type well diffusion, which is a conventional method for fabricating complementary MOS. The well 'only needs to be biased to + V ^ Y in order to avoid that a parasitic vertically running NPN transistor is switched on, which can occur between the N-type diffusion, the P-type well area, which acts as a base and the N-conductive substrate, for this reason it can be important to arrange the diode so that it connects to terminal 16 for the operating voltage Vy, ^ and not from any other point in the circuit to MOSFETS 22 and 24 connected is.
Für bestimmte Schaltungsanwendungen, insbesondere wenn komplementäre MOS-Schaltungen zusammen mit dynamischen MOS-Schaltungen auf demselben Halbleiterplättchen vorgesehen sind, kann es wünschenswert sein, dass die Rückstellschaltung beim Anlegen der Betriebsspannung einen Impuls bestimmter Breite liefert und nicht ein bestimmtes Gleichspannungsniveau, wie bei der Schaltung gemäss Fig„ 1« Dies kann mit Hilfe einer Start-Stop-Schaltung erzielt werden, die in Figo 2 dargestellt ist„ Diese Start-Stop-Schaltung liegt am Ausgang der Rückstellschaltung 70, die der Schaltung gemäss Fig. 1 entspricht, und umfasst eine Start-Stop-Umkehrstufe ?€>, einen Kondensator 78 sowie ein NAND-Gatter 80, dessen Ausgang mit einer weiteren'Schaltung 7^ auf demselben Halbleiterplättchen verbunden ist. Wenn das Eingangssignal der Start-Stop-Schaltung 72 ansteigt, bleibt der Ausgang der Umkehrstufe 76 auf einem hohen Niveau liegen, bis der Kondensator 78 auf die Schwellspannung des NAND-Gatters 80 umgeladen ist. Ein niedriges Signalniveau erscheint am .Ausgang des NAND-Gatters 80 so lange, bis der Kondensator 78 bis über die Schwellspannung aufgeladen ist. Dann geht der Ausgang des NAKD-Gatters 80 wieder auf den Betriebsspannungswert V^ zurück. For certain circuit applications, especially if complementary MOS circuits are provided together with dynamic MOS circuits on the same semiconductor chip, it may be desirable that the reset circuit delivers a pulse of a certain width when the operating voltage is applied and not a certain DC voltage level, as in the circuit according to FIG Figure "1" This can be by means of a start-stop circuit can be achieved which is illustrated in FIG o 2 "This start-stop-circuit at the output of the reset circuit 70 corresponds to the according to the circuit of Fig. 1, and includes a Start-stop reversing stage? €>, a capacitor 78 and a NAND gate 80, the output of which is connected to a further circuit 7 ^ on the same semiconductor wafer. When the input signal of the start-stop circuit 72 rises, the output of the inverter 76 remains at a high level until the capacitor 78 is charged to the threshold voltage of the NAND gate 80. A low signal level appears at the output of the NAND gate 80 until the capacitor 78 is charged to above the threshold voltage. Then the output of the NAKD gate 80 goes back to the operating voltage value V ^.
- 10 - Patentansprüche - 10 - Claims
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